三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，它包括：細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?、?xì)胞培養(yǎng)液置換單元和控制單元；細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧ㄟ^(guò)控制單元控制驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元通過(guò)控制單元控制第二電機(jī)繞軸與第一電機(jī)同軸同頻同位相轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)?shù)诙姍C(jī)繞軸與第一電機(jī)同軸同頻同位相轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使細(xì)胞置換液出管和細(xì)胞置換液入管同時(shí)對(duì)準(zhǔn)細(xì)胞置換液排入口和細(xì)胞置換液排出口，在液壓?jiǎn)卧?qū)動(dòng)下，使細(xì)胞置換液出管和細(xì)胞置換液入管同時(shí)插入細(xì)胞置換液排入口和細(xì)胞置換液排出口，然后，細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元脫離細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?。它是能夠自?dòng)更換培養(yǎng)液，保證長(zhǎng)時(shí)程回轉(zhuǎn)時(shí)細(xì)胞具有足夠養(yǎng)分、免受代謝產(chǎn)物干擾的細(xì)胞模擬微重力回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，特別是三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)隨著航天科技的快速發(fā)展，人類(lèi)向深空探索的腳步日益向前邁進(jìn)。與此同時(shí)，圍繞空間環(huán)境中(特別是失重/微重力環(huán)境)生命有機(jī)體的各種生物學(xué)效應(yīng)和生理進(jìn)程，從細(xì)胞水平、分子生物學(xué)水平展開(kāi)更深入研究的需求也在不斷增加。但現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是，宇宙飛船、航天飛機(jī)以及空間站技術(shù)條件受限，細(xì)胞生物樣品搭載成本高昂，還通常需要航天員在中途人為操作配合，才能取得較為理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以實(shí)施起來(lái)難度大，可行性不高。所以，僅依賴(lài)在真實(shí)太空環(huán)境中開(kāi)展細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究失重/微重力的影響是不切實(shí)際的，我們需要尋找和開(kāi)發(fā)出能夠在地面模擬失重/微重力環(huán)境培養(yǎng)細(xì)胞的方式和儀器設(shè)備。
[0003]基于這樣的需求，回轉(zhuǎn)器(Clinostat)這種古老而簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器重新受到人們的重視。傳統(tǒng)意義上的回轉(zhuǎn)器繞自 身水平軸旋轉(zhuǎn)，并配有可裝載被試樣品的平臺(tái)(盤(pán)狀或圓筒狀)。世界上第一臺(tái)回轉(zhuǎn)器是由德國(guó)植物學(xué)家馮?薩克斯于1879年發(fā)明的(Von SachsFGJR.Ueber Ausschliessung der geotropischen und hel1troposchen Kriimmungen warenddes ffachsthums.WiirzburgerArbeiten, 2: 209-225，1879),最初主要用于研究植物根莖的“向地性”現(xiàn)象。后來(lái)為了能更好的滿(mǎn)足地基模擬失重/微重力實(shí)驗(yàn)的需求，回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)、功能及制作工藝也發(fā)生著一系列演變:從早期的手動(dòng)、齒輪驅(qū)動(dòng)到電動(dòng)，從單軸到雙軸，從二維到三維，從恒速到變速，從無(wú)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)到可顯微觀察等等，種類(lèi)繁多、樣式各異。在回轉(zhuǎn)器上，雖然生物樣本仍處于重力場(chǎng)中，受到恒定的重力矢量作用。但由于回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)動(dòng)，它所搭載的生物樣本的運(yùn)動(dòng)方向不斷發(fā)生改變，始終來(lái)不及對(duì)一定方向上的重力做出響應(yīng)(每種生物對(duì)重力都有一個(gè)最小感受時(shí)間或稱(chēng)響應(yīng)時(shí)間閾值)。重力矢量表現(xiàn)為平均化，矢量和接近于“零”，即所謂“零重力”，從而表現(xiàn)出模擬失重/微重力的生物學(xué)效應(yīng)。
[0004]三維回轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)有兩個(gè)相互獨(dú)立的轉(zhuǎn)臂，分別驅(qū)動(dòng)內(nèi)框和外框轉(zhuǎn)動(dòng)。工作過(guò)程中內(nèi)外框的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)方向均是隨機(jī)變化的，放置在內(nèi)框的生物樣本來(lái)不及響應(yīng)重力，生長(zhǎng)過(guò)程出現(xiàn)類(lèi)似空間微重力環(huán)境的效果。實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，三維回轉(zhuǎn)器上生物樣本重力矢量平均化的過(guò)程較單軸二維回轉(zhuǎn)器更加隨機(jī)，所以認(rèn)為這種儀器的模擬失重效果更佳。一般三維回轉(zhuǎn)器的等效重力加速度可達(dá)10_5~10_3G。20世紀(jì)90年代初，日本大阪市立大學(xué)保尊隆享教授率先使用三維回轉(zhuǎn)器模擬微重力效應(yīng)(Hoson T, Kamisaka S，MasudaY，Yamashita M.Changes in plant growth processes under microgravity condit1nssimulated by a three-diment1nal clinostat.Bot Mag, 105: 53-70，1992)。1997年經(jīng)歐洲航天局改良的三維回轉(zhuǎn)器，又稱(chēng)“隨機(jī)定位儀(Random Posit1ning Machine，RPM)”，在荷蘭空間實(shí)驗(yàn)室正式投入使用(Mesland DA.Novel ground-based facilities for researchin the effects of weight.ESA Microgravity News, 9:5-10，1996)，隨后逐漸被多國(guó)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于模擬失重的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)研究。在我國(guó)2007年8月公開(kāi)的編號(hào)為CN101021517的“雙軸驅(qū)動(dòng)框架式回轉(zhuǎn)器”專(zhuān)利申請(qǐng)中也記載了與RPM功能相似的裝置。
[0005]三維回轉(zhuǎn)器操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，重力矢量平均化過(guò)程更均勻，并且可以大批量培養(yǎng)貼壁或懸浮細(xì)胞。但這種回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)艙不能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更換細(xì)胞培養(yǎng)基，限制了它在模擬失重研究中的應(yīng)用范圍。在正常培養(yǎng)狀態(tài)下，細(xì)胞從培養(yǎng)液中獲取蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、生長(zhǎng)因子等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)也會(huì)不斷的將細(xì)胞本身的代謝產(chǎn)物釋放到培養(yǎng)液中，使培養(yǎng)液的成分和PH值等發(fā)生改變。所以，為了維持細(xì)胞良好的生長(zhǎng)狀態(tài)，一般需要疒3d為其更換新鮮培養(yǎng)基。而利用現(xiàn)有的三維回轉(zhuǎn)器模擬微重力環(huán)境培養(yǎng)細(xì)胞，裝載細(xì)胞樣本的回轉(zhuǎn)艙需要是一個(gè)密閉的、充滿(mǎn)培養(yǎng)液的完整體?；剞D(zhuǎn)過(guò)程中為了能始終保持微重力狀態(tài)，防止外界空氣溢入，避免氣泡剪切力對(duì)細(xì)胞構(gòu)成影響，不能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更換艙內(nèi)培養(yǎng)液。長(zhǎng)時(shí)間處于這種狀況，就會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)容器內(nèi)的靜水壓和細(xì)胞生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)發(fā)生改變。檢索文獻(xiàn)不難發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞水平回轉(zhuǎn)模擬失重實(shí)驗(yàn)的觀察點(diǎn)通常僅選定在24h、48h、72h，這些培養(yǎng)時(shí)間相對(duì)較短的時(shí)程。若要研究更長(zhǎng)時(shí)程微重力狀態(tài)對(duì)生物體機(jī)能的影響，就會(huì)受培養(yǎng)液不能更換的制約，細(xì)胞不但得不到必須的養(yǎng)分，還很容易被代謝產(chǎn)物以及長(zhǎng)時(shí)間缺氧所影響，而這些不利因素的綜合作用勢(shì)必干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判讀。但是，截止目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)到能有效解決該問(wèn)題的方法被公開(kāi)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種在回轉(zhuǎn)器持續(xù)旋轉(zhuǎn)、保持微重力的狀態(tài)下，能夠自動(dòng)更換細(xì)胞培養(yǎng)液，保證長(zhǎng)時(shí)程回轉(zhuǎn)時(shí)細(xì)胞擁有足夠養(yǎng)分、免受代謝產(chǎn)物干擾的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:至少包括:細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?、?xì)胞培養(yǎng)液置換單元、帶軸旋轉(zhuǎn)的整體支撐架和控制單元；控制單元首先記錄細(xì)胞置換液排出口或細(xì)胞置換液排入口的初始位置，控制單元控制細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧械牡谝浑姍C(jī)以某一頻率f轉(zhuǎn)動(dòng)在模擬微重力工作狀態(tài)下，通過(guò)輸出步長(zhǎng)記錄細(xì)胞置換液排出口或細(xì)胞置換液排入口的實(shí)時(shí)位置；控制單元通過(guò)控制帶軸旋轉(zhuǎn)的整體驅(qū)動(dòng)電機(jī)使細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧图?xì)胞培養(yǎng)液置換單元繞軸旋轉(zhuǎn)，使細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元形成三維轉(zhuǎn)動(dòng)；
更換細(xì)胞培養(yǎng)液時(shí)，控制單元記錄細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元中細(xì)胞置換液出管和細(xì)胞置換液入管的初始位置；控制單元控制細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元中第二電機(jī)以加速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)速使細(xì)胞置換液排出口與細(xì)胞置換液出管，細(xì)胞置換液排入口和細(xì)胞置換液入管進(jìn)行精確對(duì)位，對(duì)位精度取決于步長(zhǎng)設(shè)計(jì)，使細(xì)胞置換液排出口和細(xì)胞置換液出管同心，細(xì)胞置換液排入口和細(xì)胞置換液入管同心，同時(shí)在模擬微重力工作狀態(tài)下工作；
控制單元通過(guò)無(wú)線(xiàn)控制液壓系統(tǒng)工作，通過(guò)第一油壓泵吸入第一貯油腔的油向液壓缸下腔注油，通過(guò)缸體上移使細(xì)胞置換液出管插入細(xì)胞置換液排出口，使細(xì)胞置換液入管插入細(xì)胞置換液排入口 ；由細(xì)胞置換液油壓泵將細(xì)胞置換液從細(xì)胞置換液腔置入細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?，并將時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液置出到置出細(xì)胞置換液腔，直至更換完時(shí)間較長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液，然后，細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元脫離細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?br> [0008]所述的細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?第一電機(jī)、細(xì)胞培養(yǎng)液殼體、細(xì)胞放置架、細(xì)胞培養(yǎng)液、細(xì)胞置換液排出口、細(xì)胞置換液排入口、第一電機(jī)軸；細(xì)胞培養(yǎng)液殼體一端固定第一電機(jī)，第一電機(jī)軸伸向細(xì)胞培養(yǎng)液殼體內(nèi)，軸上套接有細(xì)胞放置架，細(xì)胞放置架放置有細(xì)胞樣本，細(xì)胞樣本浸入在細(xì)胞培養(yǎng)液內(nèi)；細(xì)胞培養(yǎng)液殼體下端有細(xì)胞置換液排出口和細(xì)胞置換液排入口，排入口用于輸入細(xì)胞置換液，排出口用于排出時(shí)間較長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液；第一電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由控制單元通過(guò)步長(zhǎng)記錄、存貯細(xì)胞置換液排出口或細(xì)胞置換液排入口的位置，以供細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元同步工作時(shí)使用。
[0009]所述的細(xì)胞放置架同時(shí)有多個(gè)放置細(xì)胞樣本的細(xì)胞架，細(xì)胞架在細(xì)胞培養(yǎng)液中，第一電機(jī)軸工作時(shí)，細(xì)胞架和細(xì)胞放置架一同轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]所述的細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元包括:細(xì)胞置換液殼體、液壓缸下腔、油壓泵、第一貯油腔、第二電機(jī)軸、第二電機(jī)、第二貯油腔、外滑道、液壓缸上腔、置出細(xì)胞置換液腔、細(xì)胞置換液腔、內(nèi)滑道、細(xì)胞置換液出管、細(xì)胞置換液排出口、細(xì)胞置換液入管、細(xì)胞置換液排入口、第一電機(jī)軸；細(xì)胞置換液殼體被限位在外滑道和內(nèi)滑道內(nèi)，細(xì)胞置換液殼體有對(duì)稱(chēng)的置出細(xì)胞置換液腔和細(xì)胞置換液腔，細(xì)胞置換液腔上端固定細(xì)胞置換液油壓泵，細(xì)胞置換液油壓泵出口連接細(xì)胞置換液入管；置出細(xì)胞置換液腔上端有細(xì)胞置換液出管；細(xì)胞置換液出管和細(xì)胞置換液入管繞第二電機(jī)軸對(duì)稱(chēng)分布。
[0011]所述的置出細(xì)胞置換液腔和細(xì)胞置換液腔下端有一個(gè)液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)中的液壓缸下腔和液壓缸上腔分別通過(guò)第一油壓泵、第二油壓泵與第一貯油腔和第二貯油腔相通，通過(guò)液壓缸下腔和上腔注油和卸油，使置出細(xì)胞置換液腔和細(xì)胞置換液腔沿外滑道和內(nèi)滑道上下移動(dòng)，確保置出細(xì)胞置換液腔、細(xì)胞置換液腔平穩(wěn)更換細(xì)胞培養(yǎng)液。
[0012]所述的液壓 缸下腔和液壓缸上腔，第一貯油腔和第二貯油腔，都靠近第二電機(jī)軸。
[0013]所述的細(xì)胞置換液腔的細(xì)胞置換液是細(xì)胞培養(yǎng)液的2倍以上，以使培養(yǎng)液更換完全。
[0014]所述的帶軸旋轉(zhuǎn)的整體支撐架包括:第三電機(jī)軸、整體支撐架、軸承、支撐軸；殼體與支撐軸固定連接，支撐軸通過(guò)左右軸承固定在整體支撐架上，整體支撐架與基礎(chǔ)固定，第三電機(jī)軸的輸出軸與支撐軸同軸連接；第三電機(jī)軸在控制單元控制下工作，第三電機(jī)軸的輸出軸帶動(dòng)支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐軸帶動(dòng)殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，殼體上的細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧⒓?xì)胞培養(yǎng)液置換單元隨殼體繞支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制單元控制細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧械牡谝浑姍C(jī)以某一頻率f轉(zhuǎn)動(dòng)在模擬微重力工作狀態(tài)下，使細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元形成三維轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)包括:細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧⒓?xì)胞培養(yǎng)液置換單元和控制單元；細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧ㄟ^(guò)控制單元控制驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元通過(guò)控制單元控制第二電機(jī)繞軸與第一電機(jī)同軸同頻同位相轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)?shù)诙姍C(jī)繞軸與第一電機(jī)同軸同頻同位相轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使細(xì)胞置換液出管和細(xì)胞置換液入管同時(shí)對(duì)準(zhǔn)細(xì)胞置換液排入口和排出口，在液壓?jiǎn)卧?qū)動(dòng)下，使細(xì)胞置換液出管和細(xì)胞置換液入管同時(shí)插入細(xì)胞置換液排入口和排出口，由細(xì)胞置換液油壓泵將細(xì)胞置換液從細(xì)胞置換液腔置入細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?，并將使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液置出到置出細(xì)胞置換液腔，直至更換完使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液，然后，細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元脫離細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧１卷?xiàng)發(fā)明能在回轉(zhuǎn)器持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，自動(dòng)更換細(xì)胞培養(yǎng)液，保證長(zhǎng)時(shí)程模擬微重力回轉(zhuǎn)時(shí)細(xì)胞擁有足夠養(yǎng)分、免受代謝產(chǎn)物干擾。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例原理圖；
圖2是圖1的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖中，1、殼體；2、第一電機(jī)；3、細(xì)胞培養(yǎng)液殼體；4、細(xì)胞放置架；5、細(xì)胞培養(yǎng)液；6、細(xì)胞置換液油壓泵；7、細(xì)胞置換液殼體；8、液壓缸下腔；9、第一油壓泵；10、第一貯油腔；
11、第二電機(jī)軸；12、第二電機(jī)；13、第二貯油腔；14、外滑道；15、液壓缸上腔；16、置出細(xì)胞置換液腔；17、細(xì)胞置換液腔；18、內(nèi)滑道；19、細(xì)胞置換液出管；20、細(xì)胞置換液排出口 ；21、細(xì)胞置換液入管；22、細(xì)胞置換液排入口 ；23 ;第一電機(jī)軸；24、控制單元；25、第二油壓泵；26、第三電機(jī)軸；27、整體支撐架；28、軸承；29、支撐軸。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，至少包括:細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?、?xì)胞培養(yǎng)液置換單元、帶軸旋轉(zhuǎn)的整體支撐架和控制單元24 ;控制單元24首先記錄細(xì)胞置換液排出口 20或細(xì)胞置換液排入口 22的初始位置，控制單元24控制細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧械牡谝浑姍C(jī)以某一頻率f轉(zhuǎn)動(dòng)在模擬微重力工作狀態(tài)下，通過(guò)輸出步長(zhǎng)記錄細(xì)胞置換液排出口 20或細(xì)胞置換液排入口 22的工作實(shí)時(shí)位置；控制單元24通過(guò)控制帶軸旋轉(zhuǎn)的整體驅(qū)動(dòng)電機(jī)使細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧图?xì)胞培養(yǎng)液置換單元繞軸旋轉(zhuǎn)，使細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元形成三維轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019]更換細(xì)胞培養(yǎng)液時(shí),控制單元24記錄細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元中細(xì)胞置換液出管19和細(xì)胞置換液入管21的初始位置；控制單元24控制細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元中第二電機(jī)12以加速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)速使細(xì)胞置換液排出口 20與細(xì)胞置換液出管19，細(xì)胞置換液排入口 22和細(xì)胞置換液入管21進(jìn)行精確對(duì)位，對(duì)位精度取決于步長(zhǎng)設(shè)計(jì)，使細(xì)胞置換液排出口 20和細(xì)胞置換液出管19同心，細(xì)胞置換液排入口 22和細(xì)胞置換液入管21同心，同時(shí)在模擬微重力工作狀態(tài)下；
控制單元24通過(guò)無(wú)線(xiàn)控制液壓系統(tǒng)工作，通過(guò)第一油壓泵9吸入第一貯油腔10的油向液壓缸下腔8注油,通過(guò)缸體上移使細(xì)胞置換液出管19插入細(xì)胞置換液排出口 20,使細(xì)胞置換液入管21插入細(xì)胞置換液排入口 22 ;由細(xì)胞置換液油壓泵6將細(xì)胞置換液從細(xì)胞置換液腔17置入細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?，并將使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液5置出到置出細(xì)胞置換液腔16，直至更換完使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液，然后，細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元脫離細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?。[0020]細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?第一電機(jī)2、細(xì)胞培養(yǎng)液殼體3、細(xì)胞放置架4、細(xì)胞培養(yǎng)液
5、細(xì)胞置換液排出口 20、細(xì)胞置換液排入口 22、第一電機(jī)軸23 ;細(xì)胞培養(yǎng)液殼體3 —端固定第一電機(jī)2,第一電機(jī)2的第一電機(jī)軸23伸向細(xì)胞培養(yǎng)液殼體3內(nèi)，第一電機(jī)軸23套接有細(xì)胞放置架4，細(xì)胞放置架4放置有細(xì)胞樣本，細(xì)胞樣本浸入在細(xì)胞培養(yǎng)液5內(nèi)，細(xì)胞培養(yǎng)液殼體3下端有細(xì)胞置換液排出口 20和細(xì)胞置換液排入口 22，細(xì)胞置換液排入口 22用于輸入細(xì)胞置換液，細(xì)胞置換液排出口 20用于排出使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液5，第一電機(jī)2采用步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由控制單元24通過(guò)步長(zhǎng)記錄、存貯細(xì)胞置換液排出口 20或細(xì)胞置換液排入口 22的位置，以供細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元同步工作時(shí)使用。[0021 ] 細(xì)胞放置架4同時(shí)有多個(gè)放置細(xì)胞樣本的細(xì)胞架，細(xì)胞架在細(xì)胞培養(yǎng)液5中，第一電機(jī)軸23工作時(shí)，細(xì)胞架和細(xì)胞放置架4 一同轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0022]細(xì)胞置換液油壓泵6工作時(shí)，產(chǎn)生有壓力，壓力使細(xì)胞培養(yǎng)液不會(huì)產(chǎn)生泡沫。
[0023]細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元包括:細(xì)胞置換液殼體7、液壓缸下腔8、油壓泵9、第一貯油腔10、第二電機(jī)軸11、第二電機(jī)12、第二貯油腔13、外滑道14、液壓缸上腔15、置出細(xì)胞置換液腔16、細(xì)胞置換液腔17、內(nèi)滑道18、細(xì)胞置換液出管19、細(xì)胞置換液排出口 20、細(xì)胞置換液入管21、細(xì)胞置換液排入口 22、第一電機(jī)軸23 ;細(xì)胞置換液殼體7被限位在外滑道14和內(nèi)滑道18內(nèi)，細(xì)胞置換液殼體7有位置對(duì)稱(chēng)的置出細(xì)胞置換液腔16和細(xì)胞置換液腔17，細(xì)胞置換液腔17上端固定細(xì)胞置換液油壓泵6，細(xì)胞置換液油壓泵6出口連接細(xì)胞置換液入管21 ;置出細(xì)胞置換液腔16上端有細(xì)胞置換液出管19 ;細(xì)胞置換液出管19和細(xì)胞置換液入管21繞第二電機(jī)軸11對(duì) 稱(chēng)分布。
[0024]如圖2所示,置出細(xì)胞置換液腔16和細(xì)胞置換液腔17下端有一個(gè)液壓系統(tǒng),液壓系統(tǒng)中的液壓缸下腔8和液壓缸上腔15分別通過(guò)第一油壓泵9、第二油壓泵25與第一貯油腔10和第二貯油腔13相通，通過(guò)液壓缸下腔8和液壓缸上腔15注油和卸油，使置出細(xì)胞置換液腔16和細(xì)胞置換液腔17沿外滑道14和內(nèi)滑道18上下移動(dòng)，保持置出細(xì)胞置換液腔16和細(xì)胞置換液腔17平穩(wěn)更換細(xì)胞培養(yǎng)液。
[0025]為了使其細(xì)胞置換液殼體7轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，液壓缸下腔8和液壓缸上腔15，第一貯油腔10和第二貯油腔13，都靠近第二電機(jī)軸11。
[0026]細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元由殼體I內(nèi)的電池供電，細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元與控制單元24通過(guò)無(wú)線(xiàn)電連接進(jìn)行通信，使細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元工作時(shí)獨(dú)立，物理狀態(tài)不受其它結(jié)構(gòu)影響。控制單元為公知技術(shù)，這里就不做詳細(xì)描述。
[0027]細(xì)胞置換液腔17的細(xì)胞置換液是細(xì)胞培養(yǎng)液5的2倍以上，以使培養(yǎng)液更換完全。
[0028]更換時(shí)間可通過(guò)位移檢測(cè)或工作時(shí)間控制。
[0029]液壓缸分布在第二電機(jī)軸周?chē)?，使?xì)胞培養(yǎng)液置換時(shí)平穩(wěn)。
[0030]帶軸旋轉(zhuǎn)的整體支撐架包括:第三電機(jī)軸26、整體支撐架27、軸承28、支撐軸29 ；殼體I與支撐軸29固定連接，支撐軸29通過(guò)左右軸承28固定在整體支撐架27上，整體支撐架27與基礎(chǔ)固定，第三電機(jī)軸26的輸出軸與支撐軸29同軸連接；第三電機(jī)軸26在控制單元24控制下工作，第三電機(jī)軸26的輸出軸帶動(dòng)支撐軸29轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐軸29帶動(dòng)殼體I繞支撐軸29轉(zhuǎn)動(dòng)，殼體I上的細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?、?xì)胞培養(yǎng)液置換單元隨殼體I繞支撐軸29轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制單元24控制細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧械牡谝浑姍C(jī)以某一頻率f轉(zhuǎn)動(dòng)在模擬微重力工作狀態(tài)下，使細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元形成三維轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]本實(shí)施例沒(méi)有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不做一一描述。
【權(quán)利要求】
1.三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:至少包括:細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?、?xì)胞培養(yǎng)液置換單元、帶軸旋轉(zhuǎn)的整體支撐架和控制單元(24);控制單元(24)首先記錄細(xì)胞置換液排出口(20)或細(xì)胞置換液排入口(22)的初始位置，控制單元(24)控制細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧械牡谝浑姍C(jī)以某一頻率f轉(zhuǎn)動(dòng)在模擬微重力工作狀態(tài)下，通過(guò)輸出步長(zhǎng)記錄細(xì)胞置換液排出口(20)或細(xì)胞置換液排入口(22)的工作實(shí)時(shí)位置；控制單元(24)通過(guò)控制帶軸旋轉(zhuǎn)的整體驅(qū)動(dòng)電機(jī)使細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧图?xì)胞培養(yǎng)液置換單元繞軸旋轉(zhuǎn)，使細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元形成三維轉(zhuǎn)動(dòng)； 更換細(xì)胞培養(yǎng)液時(shí)，控制單元(24)記錄細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元中細(xì)胞置換液出管(19)和細(xì)胞置換液入管(21)的初始位置；控制單元(24)控制細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元中第二電機(jī)(12)以加速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)速使細(xì)胞置換液排出口(20)與細(xì)胞置換液出管(19)，細(xì)胞置換液排入口(22)和細(xì)胞置換液入管(21)進(jìn)行精確對(duì)位，對(duì)位精度取決于步長(zhǎng)設(shè)計(jì)，使細(xì)胞置換液排出口(20)和細(xì)胞置換液出管(19)同心，細(xì)胞置換液排入口(22)和細(xì)胞置換液入管(21)同心，同時(shí)在模擬微重力工作狀態(tài)下； 控制單元(24)通過(guò)無(wú)線(xiàn)控制液壓系統(tǒng)工作，通過(guò)第一油壓泵(9)吸入第一貯油腔(10)的油向液壓缸下腔(8)注油,通過(guò)缸體上移使細(xì)胞置換液出管(19)插入細(xì)胞置換液排出口(20),使細(xì)胞置換液入管(21)插入細(xì)胞置換液排入口(22);由細(xì)胞置換液油壓泵(6)將細(xì)胞置換液從細(xì)胞置換液腔(17)置入細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?，并將使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液(5)置出到置出細(xì)胞置換液腔(16)，直至更換完使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液，然后，細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元脫離細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?br> 2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:所述的細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?第一電機(jī)(2)、細(xì)胞培養(yǎng)液殼體(3)、細(xì)胞放置架(4)、細(xì)胞培養(yǎng)液(5)、細(xì)胞置換液排出口(20)、細(xì)胞置換液排入口(22)、第一電機(jī)軸(23);細(xì)胞培養(yǎng)液殼體(3)—端固定第一電機(jī)(2),第一電機(jī)(2)的第一電機(jī)軸(23)伸向細(xì)胞培養(yǎng)液殼體(3)內(nèi)，第一電機(jī)軸(23)套接有細(xì)胞放置架(4),細(xì)胞放置架(4)放置有細(xì)胞樣本,細(xì)胞樣本浸入在細(xì)胞培養(yǎng)液(5)內(nèi)，細(xì)胞培養(yǎng)液殼體(3)下端有細(xì)胞置換液排出口(20)和細(xì)胞置換液排入口( 22 )，細(xì)胞置換液排入口( 22 )用于輸入細(xì)胞置換液，細(xì)胞置換液排出口( 20 )用于排出使用時(shí)間長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)液(5);第一電機(jī)(2)采用步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由控制單元(24)通過(guò)步長(zhǎng)記錄、存忙細(xì)胞置換液排出口(20)或細(xì)胞置換液排入口(22)的位置，以供細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元同步工作時(shí)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:所述的細(xì)胞放置架(4)同時(shí)有多個(gè)放置細(xì)胞樣本的細(xì)胞架，細(xì)胞架在細(xì)胞培養(yǎng)液(5)中，第一電機(jī)軸(23)工作時(shí)，細(xì)胞架和細(xì)胞放置架(4) 一同轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:所述的細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元包括:細(xì)胞置換液殼體(7)、液壓缸下腔(8)、油壓泵(9)、第一貯油腔(10)、第二電機(jī)軸(11)、第二電機(jī)(12)、第二貯油腔(13)、外滑道(14)、液壓缸上腔(15)、置出細(xì)胞置換液腔(16)、細(xì)胞置換液腔(17)、內(nèi)滑道(18)、細(xì)胞置換液出管(19)、細(xì)胞置換液排出口(20)、細(xì)胞置換液入管(21)、細(xì)胞置換液排入口(22)、第一電機(jī)軸(23);細(xì)胞置換液殼體(7)被限位在外滑道(14)和內(nèi)滑道(18)內(nèi)，細(xì)胞置換液殼體(7)有對(duì)稱(chēng)的置出細(xì)胞置換液腔(16)和細(xì)胞置換液腔(17)，細(xì)胞置換液腔(17)上端固定細(xì)胞置換液油壓泵(6)，細(xì)胞置換液油壓泵(6)出口連接細(xì)胞置換液入管(21);置出細(xì)胞置換液腔(16)上端有細(xì)胞置換液出管(19 );細(xì)胞置換液出管(19 )和細(xì)胞置換液入管(21)繞第二電機(jī)軸(11)對(duì)稱(chēng)分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:所述的置出細(xì)胞置換液腔(16)和細(xì)胞置換液腔(17)下端有一個(gè)液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)中的液壓缸下腔(8)和液壓缸上腔(15)分別通過(guò)第一油壓泵(9)、第二油壓泵(25)與第一貯油腔(10)和第二貯油腔(13)相通，通過(guò)液壓缸下腔(8)和液壓缸上腔(15)注油和卸油，使置出細(xì)胞置換液腔(16)和細(xì)胞置換液腔(17)沿外滑道(14)和內(nèi)滑道(18)上下移動(dòng)，保持置出細(xì)胞置換液腔(16)和細(xì)胞置換液腔(17)平穩(wěn)更換細(xì)胞培養(yǎng)液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:所述的液壓缸下腔(8)和液壓缸上腔(15)，第一貯油腔(10)和第二貯油腔(13)，位置上均靠近第二電機(jī)軸(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:所述的細(xì)胞置換液腔(17)的細(xì)胞置換液是細(xì)胞培養(yǎng)液(5)的2倍以上，以使培養(yǎng)液更換完全。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維回轉(zhuǎn)可更換培養(yǎng)液細(xì)胞微重力系統(tǒng)，其特征是:所述的帶軸旋轉(zhuǎn)的整體支撐架包括:第三電機(jī)軸(26)、整體支撐架(27)、軸承(28)、支撐軸(29)；殼體(1)與支撐軸(29)固定連接，支撐軸(29)通過(guò)左右軸承(28)固定在整體支撐架(27)上，整體支撐架(27)與基礎(chǔ)固定，第三電機(jī)軸(26)的輸出軸與支撐軸(29)同軸連接；第三電機(jī)軸(26)在控制單元(24)控制下工作，第三電機(jī)軸(26)的輸出軸帶動(dòng)支撐軸(29)轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐軸(29)帶動(dòng)殼體(1)繞支撐軸(29)轉(zhuǎn)動(dòng)，殼體(1)上的細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧?、?xì)胞培養(yǎng)液置換單元隨殼體(1)繞支撐軸(29)轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制單元(24)控制細(xì)胞培養(yǎng)液?jiǎn)卧械牡谝浑姍C(jī)以某一頻率f轉(zhuǎn)動(dòng)在模擬微重力工作狀態(tài)下，使細(xì)胞培養(yǎng)液置換單元形成三維轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】C12M3/00GK104031835SQ201410215232
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】石菲, 孫喜慶, 張舒, 曹新生, 楊長(zhǎng)斌, 王永春, 孫靜, 高原 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)